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专利号: 2020101379218
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.变压器油纸绝缘介电响应与石蜡含量关联性测评方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步:搭建低温油浸式变压器石蜡含量频域介电谱测试平台

搭建低温油浸式变压器石蜡含量频域介电谱测试平台,该平台主要由温控系统、频域

介电谱测试系统组成,温控箱(1)、加热回路(7)、制冷回路(8)、第一温度传感器(9)、第二温度传感器(17)、温度传感器回路(10)、温控箱测试控制单元(11)和第一电源引线(18)共同构成温控系统;三电极外壁(2)、高压电极(3)、试验样品(4)、绝缘油(19)、低压电极(5)、保护电极(6)、接地线(16)、介电响应测试回路(15)、介电响应测试仪(14)、笔记本电脑(12)、测试数据传输线(20)、第二电源引线(13)共同构成频域介电谱测试系统;所述温控箱测试控制单元(11)设定试验温度,加热回路(7)或制冷回路(8)动作,所述第一温度传感器(9)和第二温度传感器(17)将温控箱(1)中温度反馈给温控箱测试控制单元(11),到达设定温度时,所述控制加热回路(7)或制冷回路(8)断开,频域介电谱测试系统开始测试;所述第一温度传感器(9)固定在温控箱(1)内层底部,第二温度传感器(17)固定在三电极外壁(2)外部;

所述第一电源引线(18)给低温油浸式变压器石蜡含量频域介电谱测试平台供电,所述第二电源引线(13)对介电响应测试仪(14)供电;

第二步:制备不同石蜡含量、不同电压等级的油浸式变压器XY模型试样

所述试样按体积比为1:10、1:50和1:100制作电压等级分别为110kV、220kV和500kV的油浸式变压器XY模型试样,其中各电压等级下的XY模型试样石蜡含量均为0%~5%,XY模型试样中石蜡含量梯度增量为XY模型试样总质量的0.01%;

第三步:测试设定低温环境下0.001Hz至1kHz介电响应频域谱

测试温度为-60℃~-20℃,设定低温试验温度,接通所述温控箱测试控制单元(11),制冷回路(8)接通,温控箱(1)开始制冷,所述第一温度传感器(9)和第二温度传感器(17)共同监测温控箱(1)中温度,实时将温度传输到温控箱测试控制单元(11),当温控箱(1)中温度与设定值一致时,回路(8)断开,开启介电响应测试仪(14),测试设定温度下0.001Hz至1kH的介质损耗因数tanδ,其中测试特征频率点依次为0.001Hz、0.00215Hz、0.00464Hz、

0.01Hz、0.0215Hz、0.0464Hz、0.1Hz、0.215Hz、0.464Hz、1Hz、2.15Hz、4.64Hz、10Hz、20Hz、

40Hz、70Hz、110Hz、222.22Hz、446.68Hz和1000Hz,得到设定温度下的频域介电谱;

测试比初始设定值更高温度下的频域介电谱时,所述温控箱测试控制单元(11)接通加

热回路(7),对温控箱(1)进行加热,同时,所述第一温度传感器(9)和第二温度传感器(17)共同监测温控箱(1)中温度,实时将温度传输到温控箱测试控制单元(11),当温控箱(1)中温度与设定值一致时,回路(7)断开,开启介电响应测试仪(14),测试设定温度下0.001Hz至

1kH的介质损耗因数tanδ,得到新设定温度下的频域介电谱,测试完成后执行第四步;

第四步:数学模型建立与石蜡含量评估指标提取

首先根据测试设定温度下频域介电谱图形中选取特征频率点fi对应的介质损耗因数

tanδi,依次为(f1,tanδ1)、(f2,tanδ2)、(f3,tanδ3)、(f4,tanδ4)、(f5,tanδ5)…….(f19,tanδ19)、(f20,tanδ20),f20为最高特征频率点,f1为最低特征频率点,结合公式(1)构造设定温度下频率f与介质损耗因数tanδ的关系:其中,i=1,2,3,…,n,k=1,2,3,…,n,n=20,i和k不能同时相等;

某条测试曲线高频往低频方向“拐点”处最近点特征频率为fi,取fi、fi-1和fi-2处曲线的斜率tanδ′(fi)、tanδ′(fi-1)和tanδ′(fi-2),记录测试温度T,公式(2)构造“拐点处”频率平均值,公式(3)构造评估指标的上限Wmax,公式(4)构造评估指标的下限Wmin:其中,i=1,2,3,…,n,n=20;λ为XY模型试样差异化系数,λ取1~3;

第五步:建立石蜡含量评估指标专家库

将不同电压等级的油浸式变压器XY模型试样分别进行低温介电响应测试,测试温度

为-60℃~-20℃,初始温度均为-60℃,温度梯度为2℃,其中各电压等级下的XY模型试样中石蜡含量均为0%~5%,石蜡含量梯度增量为0.01%XY模型试样的总质量;

根据不同含量、不同试验样品、不同温度下的测试曲线,结合公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4),计算石蜡含量评估指标,每次测试得到的石蜡含量评估指标为Wmin和Wmax组成的区间,多组样品测定评估区间形成不同电压等级、不同温度下石蜡含量评估指标专家库;

第六步:现场测试油浸式变压器石蜡含量评估

高寒条件下现场测试油浸式变压器时,记录测试频率、测试温度和试验数据,根据现场

测试温度下频域介电谱图形中测试结果,依次为(fcs1,tanδcs1)、(fcs2,tanδcs2)、(fcs3,tanδcs3)、(fcs4,tanδcs4)、(fcs5,tanδcs5)…….(fcs19,tanδcs19)、(fcs20,tanδcs20),fcs20为最高测试特征频率点,fcs1为最低测试特征频率点,结合公式(1)构造现场测试中频率f与介质损耗因数tanδcs的关系:其中,i=1,2,3,…,n,k=1,2,3,…,n,n=20,i和k不能同时相等;

取测试曲线高频往低频方向拐点最近点特征频率为fcsi,取fcsi、fcsi-1和fcsi-2处曲线的斜率tanδ′cs(fcsi)、tanδ′cs(fcsi-1)和tanδ′cs(fcsi-2),记录测试温度Tcs,公式(6)构造“拐点处”频率平均值,公式(7)构造现场测试评估指标的上限Wcsmax,公式(8)构造现场测试评估指标的下限Wcsmin:其中,i=1,2,3,…,n,n=20;λ为XY模型试样差异化系数,λ取1~3;

根据现场测试数据,结合公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(8),绘制曲线、计算石蜡含量评估指标上、下限参数,将石蜡含量评估指标计算值与石蜡含量评估指标专家库中比较,确定现场测试石蜡落入石蜡含量评估指标专家库区间,找到对应石蜡含量范围,即完成油浸式变压器中石蜡含量测评,并将每次现场测试数据纳入石蜡含量评估指标专家库。